(57)【要約】  【課題】  杭周充填液としての要求される摩擦性の面での強度を確保しつつ、よりコストの低い膨張性材料の使用において、水・結合材比も大きい低粘性の配合が可能な施工性に優れた杭周充填液を提供する。  【解決手段】  高炉セメントＢ種を主体とし、無水石膏を７重量％以上含有する結合材に水を加え、水・結合材比を８０〜１００％としたものを杭周充填液として用いる。高炉セメントＢ種の代わりに普通ポルトランドセメントを用いる場合には、結合材に無水石膏を６重量％以上含有させる。高炉セメントＢ種を主体とし、無水石膏の代わりに二水石膏を用いる場合には、結合材に二水石膏を９重量％以上含有させる。普通ポルトランドセメントを主体とし、無水石膏の代わりに二水石膏を用いる場合には、結合材に二水石膏を８重量％以上含有させる。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが高炉セメントＢ種であり、前記結合材がその重量に対し無水石膏を７重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とする杭周充填液。
【請求項２】
セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが普通ポルトランドセメントであり、前記結合材がその重量に対し無水石膏を６重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とする杭周充填液。
【請求項３】
セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが高炉セメントＢ種であり、前記結合材がその重量に対し二水石膏を９重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とする杭周充填液。
【請求項４】
セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが普通ポルトランドセメントであり、前記結合材がその重量に対し二水石膏を８重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とする杭周充填液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤との摩擦を高めるために既成杭（鋼製、コンクリート製など材質は特に限定されない）の杭周部に充填される杭周充填液に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既成杭の施工においては、杭周と地盤との摩擦を高めるため、杭周部に硬化性の充填液が充填される。その充填液は要求される強度を確保する中で、地盤との摩擦性、充填性に優れるといった機能面、施工面だけでなく、セメントや混和剤の添加量が少なくて済むなど経済性にも優れた充填液が望まれている。
【０００３】
地盤との摩擦を高め、杭の支持力をより向上させる方法としては、充填液に膨張性能を持たせることが有効であると考えられ、そのようなものとしては、例えば特許文献１〜３に記載された発明がある。
【０００４】
特許文献１には、杭周充填液に膨張性能を与えるために、セメントミルク全量の約一割程度の膨張セメント（膨張材）を混入することが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、高炉セメントまたは普通ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末を混合した高炉スラグ微粉末混入セメントに重量で２％以下程度の無水石膏を加え、さらにメチルセルロースなどの増粘剤を加え、水セメント比を４０〜８０％程度とした杭周固定液が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、基礎杭の拡大球根部を造成するための充填液として、セメントペーストにカルシウムサルホアルミネート系の膨張材を添加し、膨張材を含めた水・結合材比を６５％以下としたものが記載されている。
【特許文献１】特公平０６−０５６０１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７７３８号公報
【特許文献３】特開２０００−０８０６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の杭周充填液等は、一般に、膨張性を与えるために、高価な材料を用いており、結合材水比も小さく、コストが高くつく。
【０００８】
例えば、上述した特許文献１〜３に記載されるものも、増粘材やカルシウムサルホアルミネート（略ＣＳＡ）系の膨張材など高価な材料を用いており、水・結合材比も低く、セメントや膨張材の配合量が多い配合となっている。そのため、コストが高くつき、かつ粘性が高いため施工性の悪い充填液となっている。
【０００９】
本発明は、このような背景のもとに開発されたものであり、杭周充填液としての要求される摩擦性の面での強度を確保しつつ、よりコストの低い膨張性材料の使用において、水・結合材比も大きい低粘性の配合が可能な施工性に優れた杭周充填液を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に係る杭周充填液は、セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが高炉セメントＢ種であり、前記結合材がその重量に対し無水石膏を７重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本願の請求項２に係る杭周充填液は、セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが普通ポルトランドセメントであり、前記結合材がその重量に対し無水石膏を６重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とするものである。
【００１２】
膨張性能を持たせる材料として、セメントと反応してエトリンガイトを発生する材料があるが、このような材料でコストの安い材料として、フッ酸を生成する過程で発生する無水石膏がある。また、その他、工場の排煙の脱硫対策で生成される二水石膏、肥料の燐酸生成時に発生する二水石膏がある。
【００１３】
これらは、何れも産業副産物であるが、本発明は、これらの安価な材料を用いて種々の実験および検討を行い、その結果、従来にない混合比において、膨張性能があり、かつ所定の強度が得られ、施工性にも優れた杭周充填液の配合を見出したものである。
【００１４】
すなわち、結合材の主体となるセメントとして、高炉セメントＢ種を用いた場合において、結合材の全重量に対し無水石膏を７重量％以上含有させ、水・結合材比を８０〜１００％とすれば（請求項１）、本発明が目指す諸性能が得られる。
【００１５】
無水石膏が７重量％未満の場合、後述する試験結果から分かるように、十分な膨張性能および杭周充填液としての摩擦抵抗が得られない。なお、無水石膏を８重量％より多く含有させた場合、膨張性能は増しても、摩擦抵抗はあまり向上せず、逆に多過ぎた場合には強度が低下するため、９重量％程度以内が適当であると考えられる。
【００１６】
また、水・結合材比を８０〜１００％としたのは、水・結合材比を８０％以上となるように水の配合割合を大きくすることで、特に減水剤などを使用せずに施工しやすい流動性が得られることと、１００％より大きくすると要求される強度の確保が困難となることによるものである。
【００１７】
なお、本願において、水・結合材比は、水の重量とセメントおよび無水石膏あるいは二水石膏を含む結合材全体の重量との比を言うものとする。
【００１８】
請求項２は、請求項１における高炉セメントＢ種の代わりに普通ポルトランドセメントを用いる場合であり、後述する試験結果から分かるように、普通ポルトランドセメントを用いた場合は、無水石膏を結合材の全重量に対し６重量％以上含有させ、水・結合材比を８０〜１００％とすれば、本発明が目指す諸性能が得られる。
【００１９】
また、請求項１の場合と同様の理由で、無水石膏は８重量％以内程度が適当であると考えられる。
【００２０】
本願の請求項３に係る杭周充填液は、セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが高炉セメントＢ種であり、前記結合材がその重量に対し二水石膏を９重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項３は、請求項１における無水石膏の代わりに二水石膏を用いる場合であり、後述する試験結果から分かるように、二水石膏を用いる場合は結合材の全重量に対し９重量％以上含有させ、水・結合材比を８０〜１００％とすれば、本発明が目指す諸性能が得られる。
【００２２】
請求項１の場合と同様の理由で、二水石膏は１２重量％以内程度が適当であると考えられる。
【００２３】
本願の請求項４に係る杭周充填液は、セメントを主体とする結合材に水を加えてなる杭周充填液において、前記セメントが普通ポルトランドセメントであり、前記結合材がその重量に対し二水石膏を８重量％以上含有し、かつ水・結合材比が８０〜１００％であることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４は、請求項３における高炉セメントＢ種の代わりに普通ポルトランドセメントを用いる場合であり、後述する試験結果から分かるように、普通ポルトランドセメントと二水石膏を用いた場合は、二水石膏を結合材の全重量に対し８重量％以上含有させ、水・結合材比を８０〜１００％とすれば、本発明が目指す諸性能が得られる。
【００２５】
請求項１の場合と同様の理由で、二水石膏は１０重量％以内程度が適当であると考えられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、セメントを主体とする結合材の一部所定量を、無水石膏あるいは二水石膏といった産業副産物として安価に入手可能な材料に置き換えることで、高価な膨張材や特に混和剤など用いなくとも、杭周充填液として要求される強度を確保することができ、かつ水・結合材比が８０〜１００％とすることで、低粘性の施工性の良い杭周充填液が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、請求項１に係る発明に関し、無水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示したものである。
【００２８】
すなわち、結合材の主体となるセメントとして高炉セメントＢ種を用い、結合材の全重量に対する無水石膏の重量を置換率と定義し、種々の置換率について膨張歪の測定を行い、そのうち置換率５％、６％、７％、８％、９％について材齢と膨張歪の関係をグラフに表わしたものである。水・結合材比（Ｗ／Ｂ）は８５％とした。
【００２９】
この試験では、中央部に埋め込み型ゲージを設置した３０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍのポリプロピレン製の型枠内に杭周充填液を打設し、翌日脱型し、試験体をラップ養生とさらにビニール袋に入れて乾燥しないように養生し、２０℃の養生条件下で膨張量の測定を行った。
【００３０】
図２は、請求項１に係る発明に関し、無水石膏置換率と押し抜き抵抗力の関係を求めた試験結果を示したものである。
【００３１】
この試験では、外径１３９．８ｍｍ、高さ１６０ｍｍの鋼管内に、杭周充填液を充填し、所定の材齢時（７日、１４日）に鋼管内径とほぼ同一径の円形プレートを載荷面に設置し、これを圧縮試験機で押すことにより、押し抜き時の最高荷重値を測定した。
【００３２】
図１、図２からわかるように、鋼管内に充填した充填液の膨張による押し抜き抵抗カを測ると、置換率７％と９％ではほぼ同程度の値となり、目安として１２００μ以上の膨張量があるとあまり押し抜き抵抗カに差はでない。
【００３３】
しかし、無水石膏をさらに多く添加すると逆に強度が低下し、コスト増になるため、置換率７％が性能的にもコスト的にも好ましい混合比となる。
【００３４】
図１において、置換率５％および６％の場合、膨張歪が１０００μに達しておらず、杭周充填液として要求される強度や摩擦に対し、十分とは言えない。
【００３５】
図３は、請求項２に係る発明に関し、無水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示したものである。
【００３６】
図４は、同様に請求項３に係る発明に関し、二水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示したものである。
【００３７】
図５は、請求項４に係る発明に関し、二水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示したものである。
【００３８】
本発明者は、これら図３〜５に示されるように、各組合せで１２００μ以上の膨張量が得られる好ましい混合比は、普通ポルトランドセメントと無水石膏の組み合わせ（請求項２）で６％、高炉セメントＢ種と二水石膏の組み合わせ（請求項３）で９％、普通ポルトランドセメントと二水石膏の組み合わせ（請求項４）で８％となることを見出した。
【００３９】
表１は、本願発明の杭周充填液の代表的な配合例をまとめて示したものである。
【００４０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】請求項１に係る発明に関し、無水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示すグラフである。
【図２】請求項１に係る発明に関し、無水石膏置換率と押し抜き抵抗力の関係を求めた試験結果を示すグラフである。
【図３】請求項２に係る発明に関し、無水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示すグラフである。
【図４】請求項３に係る発明に関し、二水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示すグラフである。
【図５】請求項４に係る発明に関し、二水石膏置換率と膨張歪の関係を求めた試験結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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